第三章-合金铸造性能.doc

第三章 合金的铸造性能 合金的铸造性能主要指合金的流动性能和收缩性能等。 ?第一节? 合金的充型能力 液态合金充满铸型、获得形状完整、轮廓清晰铸件的能力，称为液态合金的充型能力。充型能力不足，会使铸件产生浇不足或冷隔缺陷。所谓浇不足是指铸件的形状不完整；冷隔是指铸件上某处由于两股或两股以上金属液流未熔合而形成的接缝。 影响充型能力的主要因素有： 1．? 合金的流动性 合金的流动性是指液态合金自身的流动能力，属于合金的一种主要铸造性能。良好的流动性不仅易于铸造出薄而复杂的铸件，而且也利于铸件在凝固时的补缩以及气体和非金属夹杂物的逸出和上浮。反之流动性差的合金，易使铸件上出现浇不足、冷隔、气孔、夹渣和缩孔等缺陷。 （1）合金流动性的衡量 通常用浇注的螺旋形试样的长度来衡量合金的流动性。如图3.1所示的螺旋形试样，其截面为等截面的梯形，试样上隔50mm长度有一个凸点，以便于计量其长度。合金的流动性愈好，其长度就愈长。 （1）??????? 影响流动性的因素 影响流动性的因素有很多，如合金的种类、成分和结晶特征及其它物理量等。 1）? 合金的种类不同，其流动性不同，如表3.1列出了一些常用铸造合金的流动性值，可看出铸铁和硅黄铜的流动性最好，铝硅合金的次之，铸钢的最差。 表3.1 常用合金的流动性（砂型，试样截面8×8mm） 合金种类 铸型种类 浇注温度（℃） 螺旋线长度（mm） 铸铁 C+Si=6.2% C+Si=5.9% C+Si=5.2% C+Si=4.2% 砂型 砂型 砂型 砂型 1300 1300 1300 1300 ? 1800 1300 1000 600 ? 铸钢 C=0.4% 铝硅合金（硅铝明） 镁合金（含A1及Zn） 锡青铜（Sn≈10%,Zn≈2%） 硅黄铜（Si=1.5~4.5%） ? ? 砂型 ?金属型（300℃ 砂型 砂型 砂型 1600 680~720 700 1040 1100 100??????? ? 700~800 400~600 420 1000 2)合金的成分和结晶特征对流动性的影响最为显著。共晶成分的合金，其结晶同纯金属一样，是在恒温下进行的。从铸型表面到中心，液态合金逐层凝固，如图3.2a），由于已凝固层的内表面光滑，对液态合金的流动阻力小。而且，由于共晶成分合金的凝固温度最低，相同浇注温度下其过热度最大，延长了合金处于液态的时间，故流动性最好。 此外，其它成分的合金均是在一定宽度的温度范围内凝固的，即在其已凝固层和纯液态区之间存在一个液固两相共存的区域，使得已凝固层的内表面粗糙如图3.2b）。所以非共晶成分的合金流动性变差，且随合金成分偏离共晶点愈远，其结晶温度范围愈宽，流动性愈差，如图3.3为铁—碳合金流动性与含碳量的关系图。 由此看出，亚共晶铸铁的成分愈接近共晶成分，其流动性愈好；铸钢的流动性比铸铁差。这是因为，一方面铸钢的熔点高，所以钢液的过热度较小、维持液态流动的时间短；，另一方面由于钢液的浇注温度较高，在铸型中散热很快，迅速结晶出的树枝晶会使钢液很快失去流动能力。 3）液态合金的粘度、结晶潜热和导热系数等物理参数对流动性也有影响。一般的粘度愈大、结晶潜热愈小和导热系数愈小，其流动性愈差。 2．浇注条件 （1）??????? 浇注温度 浇注温度对合金充型能力的影响极为显著。在一定范围内，提高液态合金的浇注温度能改善其流动性，因而提高其充型能力。因为浇注温度高，液态合金的过热度大，在铸型中保持液态流动的能力愈强，且使液态合金的粘度及其与铸型之间的温度差都减小，从而提高了流动性。因此，对薄壁铸件或流动性较差的合金可适当提高浇注温度，以防产生浇不足和冷隔。但是浇注温度过高，又会使液态合金吸气严重、收缩增大，反而易使铸件产生其它缺陷，如气孔、缩孔、缩松、粘砂和晶粒粗大等。故在保证液态合金流动性足够的前提下，浇注温度应尽可能低。通常灰铸铁浇注温度为1200～1380℃；铸钢为1520～1620℃；铝合金为680～ （2）??????? 充型压力 液态合金在流动方向上所受压力愈大，其充型能力愈好。砂型铸造时，是由直浇道高度提供静压力作为充型压力，所以直浇道的高度应适当。 3．铸型的充型条件 在铸型凡能增大液态合金流动阻力、降低流速和加快其冷却的因素，均会降低其充型能力。如铸型型腔过窄、预热温度过低、排气能力太差及铸型导热过快等，均使液态合金的充型能力降